白光LED的發(fā)光原理簡介
1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。（如下圖所示）
| 芯片數(shù) | 激發(fā)源 | 發(fā)光材料 | 發(fā)光原理 |
| 1 | 藍(lán)色LED | InGaN/YAG | InGaN的藍(lán)光與YAG的黃光混合成白光 |
| 藍(lán)色LED | InGaN/熒光粉 | InGaN的藍(lán)光激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)白光 | |
| 藍(lán)色LED | ZnSe | 由薄膜層發(fā)出的藍(lán)光和在基板上激發(fā)出的黃光混色成白光 | |
| 紫外LED | InGaN/熒光粉 | InGaN的紫外激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)白光 | |
| 2 | 藍(lán)色LED 黃綠LED | InGaN、GaP | 將具有補(bǔ)色關(guān)系的兩種芯片封裝在一起，構(gòu)成白色LED |
| 3 | 藍(lán)色LED 綠色LED 紅色LED | InGaN AlInGaP | 將發(fā)三原色的三種小片封裝在一起，構(gòu)成白色LED |
| 多個(gè) | 多種光色的LED | InGaN、GaP AlInGaP | 將遍布可見光區(qū)的多種光芯片封裝在一起，構(gòu)成白色LED |
表一列出了目前白色LED的種類及其發(fā)光原理。目前已商品化的第一種產(chǎn)品為藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發(fā)光效率約為25流明/瓦，YAG多為日本日亞公司的進(jìn)口，價(jià)格在2000元/公斤；第二種是日本住友電工亦開發(fā)出以ZnSe為材料的白光LED，不過發(fā)光效率較差。
從表中也可以看出某些種類的白色LED光源離不開四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍(lán)粉和石榴石結(jié)構(gòu)的黃色粉，在未來較被看好的是三波長光，即以無機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝LED白光，預(yù)計(jì)三波長白光LED今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小，穩(wěn)定性要求也高，具體應(yīng)用方面還在探索之中。
采用LED光源進(jìn)行照明，首先取代耗電的白熾燈，然后逐步向整個(gè)照明市場進(jìn)軍，將會(huì)節(jié)約大量的電能。近期，白色LED已達(dá)到單顆用電超過1瓦，光輸出25流明，也增大了它的實(shí)用性。表二和表三列出了白色LED的效能進(jìn)展。
表 二 單 顆 白 色L ED 的 效 能 進(jìn)展
| 年份 | 發(fā)光效能（流明/瓦） | 備注 |
| 1998 | 5 | |
| 1999 | 15 | 相若白熾燈 |
| 2001 | 25 | 相若鹵鎢燈 |
| 2005 | 50 | 估計(jì) |
表三 長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)
| 單顆白色LED | |
| 輸入功率 | 10瓦 |
| 發(fā)光效能 | 100流明/瓦 |
| 輸出光能 | 1000流明/瓦 |
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